ট্রপোমণ্ডল

ট্রপোমণ্ডল ভূপৃষ্ঠ থেকে শুরু হয় এবং প্রায় ১১ কিলোমিটার উচ্চতায় ট্রপোবিরতি পর্যন্ত বিস্তৃত, যদিও আবহাওয়ার কারণে এই উচ্চতার তারতম্য ঘটে, যা মেরুতে প্রায় ৯ কিলোমিটার (৩০,০০০ ফুট) এবং নিরক্ষীয় অঞ্চলে প্রায় প্রায় ১৮ কিলোমিটার (৫৯,০০০ ফুট)। ট্রপোমণ্ডল সবচেয়ে বেশি উত্তপ্ত হয় ভূপৃষ্ঠ থেকে বিকিরিত তাপশক্তি দ্বারা, তাই সাধারণত ট্রপোমণ্ডলের সর্বনিম্ন অংশ উষ্ণ এবং উচ্চতা বৃদ্ধির সঙ্গে তাপমাত্রা হ্রাস পায়। উচ্চতা বৃদ্ধির সাথে সাথে উষ্ণতা ৬.৫° সেন্টিগ্রেড/কি.মি. বা ১০০০ মিটার হারে কমতে থাকে। ফলে এই স্তরের ঊর্ধ্ব অংশে তাপমাত্রা অনেক কমে যায়।মূলত সমস্ত আবহাওয়ার উপাদান যেমন মেঘ ইত্যাদিসহ ট্রপোমণ্ডল বায়ুমণ্ডলের ভরের প্রায় ৮০% ধারণ করে। ট্রপোবিরতি হচ্ছে ট্রপোমণ্ডলও স্ট্রাটোমণ্ডলের মধ্যে সীমারেখা সরূপ।

বায়ুমণ্ডলের এই স্তরের বায়ুতে প্রায় ৯০ শতাংশ ধূলিকণা, জলীয় বাষ্প, কুয়াশা, মেঘ প্রভৃতি থাকায় এই স্তরে ঝড়, বৃষ্টি, শিলাবৃষ্টি, বজ্রপাত, তুষারপাত প্রভৃতি ঘটনাগুলি ঘটতে দেখা যায়, এজন্য ভূপৃষ্ঠ সংলগ্ন বায়ুমণ্ডলীয় এই স্তরকে ক্ষুব্ধমণ্ডল বলে। এই স্তরে জলীয় বাষ্প ও এরোসলের 75% লক্ষ্য করা যায়। এই স্তরের ঘনত্ব সবচেয়ে বেশি এই স্তর থেকে যতই উপরের দিকে যাওয়া যায়, বায়ুমণ্ডলের ঘনত্ব ততই কমতে থাকে। আমরা ট্রপোমণ্ডল স্তরে বসবাস করি।

ট্রপোমণ্ডল শব্দটি গ্রীক শব্দ ট্রপোস (অর্থ পরিবর্তন বা ঘূর্ণায়মান) এবং স্পাইরা (অর্থ মণ্ডল) থেকে এসেছে।

ট্রপোমণ্ডলের গঠন

গঠন

পৃথিবীর বায়ুমণ্ডল, শুকনো বাতাস যার আয়তনের ৭৮.০৮% নাইট্রোজেন, ২০.৯৫% অক্সিজেন, ০.৯৩% আর্গন, ০.০৪% কার্বন ডাই অক্সাইড, ট্রেস গ্যাস এবং পরিবর্তনশীল পরিমাণে জলীয় বাষ্প নিয়ে গঠিত। বায়ুমণ্ডলীয় জলীয় বাষ্পের উৎসগুলো হল জলের দেহ (মহাসাগর, সমুদ্র, হ্রদ, নদী, জলাভূমি) এবং গ্রহের পৃষ্ঠের গাছপালা, যা যথাক্রমে বাষ্পীভবন এবং বাষ্পমোচনের প্রক্রিয়ার মাধ্যমে ট্রপোমণ্ডলকে আর্দ্র করে এবং যা আবহাওয়ার ঘটনাকে প্রভাবিত করে। জলীয় বাষ্পের সর্বাধিক অনুপাত পৃথিবীর পৃষ্ঠের নিকটবর্তী বায়ুমণ্ডলে থাকে। ট্রপোমণ্ডলের তাপমাত্রা উচ্চতা বৃদ্ধির সাথে ট্রপোবিরতি পর্যন্ত হ্রাস পায় যা বায়ুমণ্ডলীয় সীমানা যা স্ট্র্যাটোমণ্ডল থেকে ট্রপোমণ্ডলকে চিহ্নিত করে। উচ্চতর উচ্চতায়, কম বায়ু-তাপমাত্রা ফলস্বরূপ স্যাচুরেশন বাষ্প চাপ, উপরের ট্রপোমণ্ডলে বায়ুমণ্ডলীয় জলীয় বাষ্পের পরিমাণ হ্রাস করে।

চাপ

সর্বাধিক বায়ুর চাপ (বায়ুমণ্ডলের ওজন) সমুদ্রপৃষ্ঠে থাকে এবং উচ্চ উচ্চতায় হ্রাস পায় কারণ বায়ুমণ্ডল হাইড্রোস্ট্যাটিক ভারসাম্যে থাকে, যেখানে বায়ুর চাপ গ্রহ পৃষ্ঠের একটি নির্দিষ্ট বিন্দুর উপরে বাতাসের ওজনের সমান। নিম্নোক্ত হাইড্রোস্ট্যাটিক সমীকরণের মাধ্যমে বায়ুচাপ হ্রাস এবং উচ্চ উচ্চতার মধ্যে সম্পর্ককে তরলের ঘনত্বের সাথে সমান করা যেতে পারে:$\frac{dP}{dz}=-\rho g_n=-\frac{mP{g}_n}{RT}$

যেখানে:

• g_n মানক মাধ্যাকর্ষণ
• ρ ঘনত্ব

• z উচ্চতা
• P চাপ
• R গ্যাসের ধ্রুবক
• T পরম তাপমাত্রা
• m মোলার ভর

একটি স্পেস শাটল মহাকাশযান স্ট্রাটোমণ্ডল এবং মেসোমণ্ডল অতিক্রম করতে দেখা যাচ্ছে। কমলা স্তরটি হচ্ছে ট্রপোমণ্ডল, সাদাটে স্তরটি হচ্ছে স্ট্রাটোমণ্ডল এবং তারপর নীল স্তরটি হচ্ছে মেসোমণ্ডল।

তাপমাত্রা

পৃথিবীর গ্রহ পৃষ্ঠ সুপ্ত তাপ, তাপীয় বিকিরণ এবং সংবেদনশীল তাপের মাধ্যমে ট্রপোমণ্ডলকে উত্তপ্ত করে। ট্রপোমণ্ডলের গ্যাস স্তরগুলি ভৌগোলিক মেরুতে কম ঘন এবং বিষুবরেখায় ঘন, যেখানে গ্রীষ্মমণ্ডলীয় ট্রপোমণ্ডলের গড় উচ্চতা ১৩ কিমি, ভৌগোলিক মেরুতে মেরু ট্রপোমণ্ডলের ৬.০ কিলোমিটার গড় উচ্চতার চেয়ে প্রায় ৭.০ কিমি বেশি; অতএব, ক্রান্তীয় অক্ষাংশে ট্রপোমণ্ডলের উদ্বৃত্ত উত্তাপ এবং উল্লম্ব প্রসারণ ঘটে। মধ্য অক্ষাংশে, ট্রপোমণ্ডলীয় তাপমাত্রা সমুদ্রপৃষ্ঠের গড় তাপমাত্রা ১৫°C (৫৯°F) থেকে প্রায় −৫৫°C (−৬৭°F) ট্রপোবিরতিে কমে যায়। বিষুবরেখায়, ট্রপোমণ্ডলীয় তাপমাত্রা সমুদ্রপৃষ্ঠের গড় তাপমাত্রা ২০°C (৬৮°F) থেকে প্রায় −৭০°C থেকে −৭৫°C (−৯৪ to −১০৩°F) ট্রপোবিরতিে কমে যায়। ভৌগোলিক মেরু, আর্কটিক এবং অ্যান্টার্কটিক অঞ্চলে, ট্রপোমণ্ডলীয় তাপমাত্রা সমুদ্রপৃষ্ঠের গড় তাপমাত্রা ০°C (৩২°F) থেকে ট্রপোবিরতিে প্রায় −৪৫°C (−৪৯°F) এ কমে যায়।টেমপ্লেট:বই উদ্ধৃতি</ref>

উচ্চতা

উচ্চতা বৃদ্ধির সাথে ট্রপোমণ্ডলের তাপমাত্রা হ্রাস পায় এবং বায়ুর তাপমাত্রা হ্রাসের হার পরিমাপ করা হয় এনভায়রনমেন্টাল ল্যাপস রেট ($-dT/dz$) দিয়ে যা গ্রহের তাপমাত্রার মধ্যে সাংখ্যিক পার্থক্য। পৃষ্ঠ এবং ট্রপোবিরতিের তাপমাত্রা উচ্চতা দ্বারা বিভক্ত। কার্যকরীভাবে, ELR সমীকরণ অনুমান করে যে গ্রহের বায়ুমণ্ডল স্থির, বাতাসের স্তরগুলির কোনও মিশ্রণ নেই, হয় উল্লম্ব বায়ুমণ্ডলীয় পরিচলন বা বায়ু দ্বারা যা অশান্তি সৃষ্টি করতে পারে।

পরিবেশগত ল্যাপস রেট (ELR)

উচ্চতা অঞ্চল	ল্যাপস রেট	ল্যাপস রেট
(মিটার)	(°C / কিমি)	(°F / ১০০০ ফুট)
০.০   – ১১,০০০	৬.৫০	৩.৫৭
১১,০০০ – ২০,০০০	০.০	০.০
২০,০০০ – ৩২,০০০	−১.০	−০.৫৫
৩২,০০০ – ৪৭,০০০	−২.৮	−১.৫৪
৪৭,০০০ – ৫১,০০০	০.০	০.০
৫১,০০০ – ৭১,০০০	২.৮০	১.৫৪
৭১,০০০ – ৮৫,০০০	২.০০	১.০৯

সংকোচন এবং সম্প্রসারণ

উচ্চ উচ্চতায় কম বায়ুমণ্ডলীয় চাপের কারণে বায়ু বৃদ্ধি এবং সমপ্রসারিত হয়। বাতাসের সম্প্রসারণ পার্শ্ববর্তী বাতাসের বিরুদ্ধে বাইরের দিকে ধাক্কা দেয় এবং বায়ু থেকে বায়ুমন্ডলে শক্তি স্থানান্তর করে। তাপের মাধ্যমে বাতাসে শক্তি স্থানান্তর করা হল পরিবেশের সাথে শক্তির একটি ধীর এবং অকার্যকর বিনিময়, যা একটি অ্যাডিয়াবেটিক প্রক্রিয়া। যেহেতু ক্রমবর্ধমান বায়ু আশেপাশের বায়ুমণ্ডলে কাজ করার সময় শক্তি হারায়, তাপ ক্ষতির জন্য ক্ষতিপূরণ দেওয়ার জন্য বায়ুমণ্ডল থেকে বাতাসে কোনও তাপ শক্তি স্থানান্তরিত হয় না। বায়ু আরও উচ্চতায় পৌঁছানোর সাথে সাথে শক্তি হারায়, যা বায়ু ভরের তাপমাত্রা হ্রাস হিসাবে প্রকাশিত হয়। অনুরূপভাবে, বিপরীত প্রক্রিয়াটি একটি ঠান্ডা বাতাসের মধ্যে ঘটে যা সংকুচিত হয় এবং গ্রহের পৃষ্ঠে নেমে আসে। কম্প্রেশন এবং বায়ু সম্প্রসারণ বিপরীতমুখী ঘটনা যা শক্তি বায়ু মধ্যে বা বাইরে স্থানান্তর করা হয় না; বায়ুমণ্ডলীয় কম্প্রেশন এবং সম্প্রসারণ একটি Isentropic প্রক্রিয়া ($dS=0$) হিসাবে পরিমাপ করা হয় যেখানে বায়ু বায়ুমণ্ডলের মধ্যে উত্থিত বা পতনের সাথে সাথে এনট্রপিতে কোনও পরিবর্তন ঘটে না। যেহেতু বিনিময় করা তাপ ($dQ=0$) এনট্রপিতে পরিবর্তনের সাথে সম্পর্কিত ($dS$ by $dQ=TdS$) একটি মিশ্র বায়ুমণ্ডলের জন্য উচ্চতার ফাংশন হিসাবে বায়ু তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণকারী সমীকরণটি হল: $\frac{dS}{dz}=0$ যেখানে টেমপ্লেট:Mvar আইসেনট্রপিক সমীকরণটি বলে যে বায়ুমণ্ডলীয় এনট্রপি উচ্চতার সাথে পরিবর্তিত হয় না; অ্যাডিয়াবেটিক ল্যাপস হার এই ধরনের অবস্থার অধীনে উচ্চতার সাথে তাপমাত্রা হ্রাসের হার পরিমাপ করে।

আর্দ্রতা

যদি বাতাসে জলীয় বাষ্প থাকে, তবে বাতাসের শীতলতা জলকে ঘনীভূত করতে পারে এবং বায়ু আর আদর্শ গ্যাস হিসাবে কাজ করে না। যদি বায়ু স্যাচুরেশন বাষ্প চাপ এ থাকে, তবে উচ্চতার সাথে তাপমাত্রা যে হারে হ্রাস পায় তাকে বলা হয় স্যাচুরেটেড অ্যাডিয়াবেটিক ল্যাপস রেট। প্রকৃত হার যা উচ্চতার সাথে তাপমাত্রা হ্রাস পায় তা হল পরিবেশগত ল্যাপস হার। ট্রপোমণ্ডলে, গড় পরিবেশগত ল্যাপস হার হল প্রতি ১.০ কিমি (১,০০০ মি) বর্ধিত উচ্চতার জন্য প্রায় ৬.৫ ডিগ্রি সেন্টিগ্রেড হ্রাস। শুষ্ক বাতাসের জন্য, একটি আনুমানিক আদর্শ গ্যাস এর জন্য, অ্যাডিয়াবেটিক সমীকরণটি হল: $p(z)[T(z){]}^{-\frac{\gamma }{\gamma -1}}=\text{constant}$ যেখানে $\gamma$ বাতাসের তাপ ক্ষমতা অনুপাত ($\gamma \approx$টেমপ্লেট:Frac)। বায়ু চাপের সমীকরণের সংমিশ্রণ শুষ্ক অ্যাডিয়াবেটিক ল্যাপস হার উৎপন্ন করে:$\frac{dT}{dz}=-\frac{mg}{R}\frac{\gamma -1}{\gamma }=-9.8^{\circ }\mathrm{C}/\mathrm{k}\mathrm{m}$.

পরিবেশ

এনভায়রনমেন্টাল ল্যাপস রেট ($dT/dz$), যেখানে উচ্চতার সাথে সাথে তাপমাত্রা হ্রাস পায়, সাধারণত অ্যাডিয়াবেটিক ল্যাপস রেটের সাথে অসম হয় ($dS/dz\ne 0$)। যদি উপরের বায়ু অ্যাডিয়াবেটিক ল্যাপস রেট ($dS/dz>0$) দ্বারা পূর্বাভাসের চেয়ে বেশি উষ্ণ হয়, তাহলে বাতাসের একটি ক্রমবর্ধমান এবং প্রসারিত পার্সেল পার্শ্ববর্তী বাতাসের চেয়ে কম তাপমাত্রায় নতুন উচ্চতায় পৌঁছাবে। এই ক্ষেত্রে, এয়ার পার্সেলটি আশেপাশের বাতাসের চেয়ে ঘন, এবং তাই একটি বায়ু ভর হিসাবে তার মূল উচ্চতায় ফিরে আসে যা উত্তোলনের বিরুদ্ধে স্থিতিশীল। যদি উপরের বায়ু অ্যাডিয়াবেটিক ল্যাপস হার দ্বারা পূর্বাভাসের চেয়ে শীতল হয়, তবে, যখন এয়ার পার্সেলটি একটি নতুন উচ্চতায় উঠে যায়, তখন বায়ু ভরের একটি উচ্চ তাপমাত্রা এবং পার্শ্ববর্তী বাতাসের চেয়ে কম ঘনত্ব থাকবে এবং ত্বরান্বিত এবং বৃদ্ধি অব্যাহত থাকে।

ট্রপোবিরতি

টেমপ্লেট:মূল নিবন্ধ ট্রপোবিরতি হল ট্রপোমণ্ডল এবং স্ট্র্যাটোমণ্ডল এর মধ্যে বায়ুমণ্ডলীয় সীমানা স্তর, এবং ট্রপোমণ্ডল এবং স্ট্র্যাটোমণ্ডলে বর্ধিত উচ্চতার তুলনায় তাপমাত্রার পরিবর্তনগুলি পরিমাপ করে অবস্থিত। ট্রপোমণ্ডলে, বাতাসের তাপমাত্রা উচ্চ উচ্চতায় হ্রাস পায়, তবে স্ট্র্যাটোমণ্ডলে বাতাসের তাপমাত্রা প্রাথমিকভাবে ধ্রুবক থাকে এবং তারপরে উচ্চতার সাথে বৃদ্ধি পায়। স্ট্র্যাটোমণ্ডলিক উচ্চতায় বাতাসের তাপমাত্রা বৃদ্ধির ফলে ওজোন স্তর এর শোষণ এবং অতিবেগুনী (ইউভি) বিকিরণ ধরে রাখা হয় যা পৃথিবী সূর্য থেকে গ্রহণ করে। বায়ুমণ্ডলের শীতলতম স্তর, যেখানে তাপমাত্রা হ্রাসের হার একটি ইতিবাচক হার (ট্রপোমণ্ডলে) থেকে নেতিবাচক হারে (স্ট্র্যাটোমণ্ডলে) পরিবর্তিত হয় এবং ট্রপোবিরতিকে একটি বিপরীত স্তর হিসাবে চিহ্নিত করে এবং সনাক্ত করে যেখানে ট্রপোমণ্ডল এবং স্ট্র্যাটোমণ্ডলের মধ্যে বায়ুস্তরের সীমিত মিশ্রণ ঘটে।